Testy na největší vnitřní ledové nádrži na světě ukazují, že teplý led se může lámat jinak než studený

Zařízení na měření posunu na nádrži na led na Aalto University, největší svého druhu na světě, zaznamenávají otevření trhlin až na mikrometr. Na tomto obrázku trhlina úplně rozdělila led na dvě části. Fotografický kredit: Iman El Gharamti / Aalto University

Nová studie navrhuje stará pravidla, jak ledové přestávky ne vždy platí.

Vědci z Aalto University našli silné důkazy o tom, že teplý led – to znamená, že led má teplotu blízkou nule Celsia – Může se rozbít jinak než druhy ledu, které se běžně studují v laboratořích nebo v přírodě. Nová studie publikovaná v Kryosféra se blíže podívá na fenomén vyšetřovaný v největší vnitřní nádrži na led v Aaltově areálu.

Pochopení toho, jak lámání ledu je zásadní pro zajištění bezpečných přístavů a ​​mostů v chladném podnebí, jakož i přepravu historicky bohatými regiony. Jelikož globální oteplování přináší změny kdysi předvídatelných sezónních podmínek, jsou pravidla pro infrastrukturní inženýrství testována přes hranice a kontinenty.

“Musíme studovat teplý led, protože to je to, co vidíme v přírodě.” Probíhá globální oteplování. Mechanické vlastnosti ledu a jeho reakce na násilí se mohou zásadně lišit, když je teplo a ne zima, jak tradičně studujeme, “říká Iman El Gharamti, hlavní autor práce a doktorand na univerzitě v Aaltu.

Aby zkoumali, jak teplý led reaguje na opakované výpadky energie – známé v terénu jako cyklické mechanické zatížení, které simuluje podmínky v přírodě – tým použil nádrž na led na Aalto University. S šířkou 40 metrů a délkou 40 metrů je 2,8 m hluboká pánev největší svého druhu na světě.

Prozkoumala ledovou pokrývku v Aaltově ledové nádrži

Hydraulické nakládací zařízení visí na háku vozíku, který se může pohybovat svisle i vodorovně. Na tomto obrázku je v levém dolním rohu 3 x 6 m ledového příkrovu, který má být prozkoumán. Ledová nádrž Aalto University je považována za největší svého druhu na světě. Fotografický kredit: Iman El Gharamti / Aalto University

Ledové přestávky se obvykle zkoumají v malém měřítku, často jen 10 až 20 centimetrů, při teplotách -10 stupňů Celsia nebo nižší. V této studii použil tým ledové příkrovy o tloušťce více než 1 metr, velikosti 3 x 6 metrů. Rovněž přesně kontrolovali teplotu okolního vzduchu a led byl zmrazený teplý na mírných -0,3 stupňů Celsia.

Tým pomocí hydraulického nakladače provedl několik kol nakládání a vykládání na ledě. Současné porozumění v této oblasti naznačuje, že led vykazuje viskoelastické zotavení – bez ohledu na okamžitou elastickou odezvu, jde o časovou, zpožděnou elastickou odezvu – mezi zátěžími, přinejmenším do doby, než zařízení dostane pokyn k použití dostatečné síly k úplnému rozdělení ledu.

Za daných podmínek se však led choval neočekávaným způsobem: vykazoval určité pružné zotavení, ale vůbec žádné významné viskoelastické zotavení. Ve skutečnosti byl led trvale deformován.

Ledová zrna polarizovaného světla

Polarizované světlo zviditelňuje každé zrnko ledu, takže vědci vidí, kde je trhlina. Výsledky ukazují, že trhlina probíhala spíše skrz zrno než podél hranic zrna. Fotografický kredit: Iman El Gharamti / Aalto University, původně publikováno v Acta Materialia (CC BY-NC-ND 4.0)

“To, co obvykle vidíme mezi mechanickým zatížením, je led, který se zotavuje – vrací se zpět k normální formaci, dokud záměrně nepoužijeme dostatečnou sílu, abychom jej trvale roztrhli.” V našem výzkumu se led po každé expozici stále více deformoval a nebylo zjištěno žádné významné zpožděné elastické zotavení, “vysvětluje El Gharamti.

Zdá se, že hlavním faktorem je teplota ledu. Tento výzkum jako první ukazuje, že teplý led se může chovat zásadně odlišně od studeného ledu, který se běžně studuje.

“Skutečnost, že led nevykazoval zpožděnou pružnou odezvu, neodpovídá našemu konvenčnímu chápání toho, jak led zvládá opakovaná energetická kola.” Věříme, že je to kvůli tomu, jak se chová zrnitá hladina ledu, když je teplo, ale je třeba provést další výzkum, abychom zjistili, o co jde, “říká Jukka Tuhkuri, profesor mechaniky těles na Aalto University.

Jelikož lze očekávat stále teplejší podmínky v dříve chladných oblastech, jako jsou Velká jezera nebo Baltské moře – jedna z nejrušnějších mořských oblastí na světě – je podle Tuhkuri zásadní pochopení mechanismů teplého ledu.

“Dlouhodobé měření zatížení ledem na ledoborci v Baltském moři překvapivě ukázalo, že k největšímu zatížení ledem došlo na jaře v teplejším počasí.” Pokud jsou naše lodě a infrastruktura, jako jsou mosty a větrné turbíny, navrženy pro poměrně předvídatelná období, musíme vědět, co se stane, když globální oteplování s sebou přinese nové podmínky. Vypadá to, že stará pravidla nemusí platit, “říká Tuhkuri.

Výsledky byly publikovány v Kryosféra ve čtvrtek 27. května 2021.

Odkaz: „Creeping and Breaking Warm Columnar Freshwater Ice“ od Imana E. Gharamtiho, Johna P. Dempseyho, Arttu Polojärvi a Jukky Tuhkuriho, 27. května 2021, Kryosféra.
DOI: 10,5194 / tc-15-2401-2021

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Drsná kůra, která se v noci ozývá, vede k objevení nových druhů

V lesích západní a střední Afriky se v noci ozývají hlasitá volání hybridů stromů - malých, býložravých savců, ale jejich zvuk se liší podle...

Nástroj Nový nástroj určený k podpoře vývoje a vývoje automobilových vozidel

Schematický vnitřní provoz elektrod v palivovém článku և kapacita základních parametrů. Půjčka:Heinz a kol., 2021: Široké používání tradičních vozidel na vodíkový pohon nad tradičními...

Identifikace velmi počátečních kroků, které vedou k rozvoji rakoviny

Konfokální mikrofotografie tenkého střeva myši pomocí technologie Red2Onco. S Red2Onco můžete označit onkogenní mutantní klony (červené klony) a běžné nebo divoké klony (žluté...

Neandertálci a raná moderní lidská kultura koexistovali vedle starších tradic již více než 100 000 let

Výzkum Fakulty antropologie a ochrany na University of Kent zjistil, že jedna z prvních kultur kamenných nástrojů známá jako Acheulean trvala pravděpodobně o desítky...

Snadná věda: co jsou sterilní neutrina?

Sterilní neutrina jsou speciální typ neutrin, který byl navržen k vysvětlení některých neočekávaných experimentálních výsledků, ale nakonec nebyl objeven. Vědci je hledají v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.